ارزیابی روش های مختلف تولید آهن اسفنجی

ارزیابی روش های مختلف تولید آهن اسفنجی

این مقاله در دو قسمت در مجله چیلان در شهریورماه ۱۳۹۴ به چاپ رسیده است. 

 

مقدمه

اهمیت آهن و فولاد در توسعه جهانی به قدری است که می توان گفت آهن بنیان تمدن امروزی را تشکیل می دهد.

فراوانی، قیمت پایین، قابلیت بازیافت، استحکام زیاد و همچنین قابلیت آلیاژسازی، ویژگی های متنوعی در کاربرد آن ایجاد کرده است. دامنه ی این تنوع از تولید سوزن و سنجاق تا کشتــی های عظیــم الجثـه و آسمان خراش ها گسترش دارد. از آن جا که صنعت تولید فولاد از جمله صنایع به شدت سرمایه بر و نیازمند به تکنولوژی پیش رفته است، و به دلیل تأثیر زیادی که بر روی توسعه صنعتی کشورها دارد، صنعت مادر نامیده می شود. طبق استانداردهای جهانی، تولید هر یک میلیون تن فولاد باعث اشتغال زایی مستقیم حدود هزار نفر خواهد گردید. این در حالی است که به طور متوسط، به ازای هر یک نفر که به طور مستقیم در صنعت فولاد شاغل است، ۵/۳ نفر نیز در صنایع مرتبط با آن مشغول به کار خواهد شد.  

از طرفی رشد صنعت فولاد در بررسی پیشرفت اقتصادی کشورها از اهمیت خاصی برخوردار بوده، میانگین سرانه ی مصرف فـولاد در هر کشور به عنوان یکی از مناسب ترین شاخص ها در جهت شناخت و رتبه بندی کشورها از بعد توسعـــه یافتــگی در نظر گرفته می شود. به عبارت دیگر مصـرف سـرانه ی فـولاد در هر کشور، با سطح سرمایه گذاری ها، اجرای طرح های عمرانی و بالاخره توسعه یافتگی کشورها رابطه ی مستقیم و معناداری دارد چراکه با افزایش درآمد سرانه که از شاخص های توسعــه محسوب می گردد، مصرف سرانه فولاد نیز افزایش می یابد.

با توجه به اهمیت بالای آهن و فولاد، نقش ویژه آن در اشتغال زایی، اهمیت آن در رشد اقتصادی کشورها و نیز با توجه به مزیت های رقابتی که گفته می شود ایران از آن ها بهره مند است، افزایش تولید فولاد مورد توجه ویژه دولت قرار گرفته و برای نیل به این هدف برنامه ریزی های کلانی صورت گرفته است.

با وجود آنکه گزارش ها نشان گر آن هستند که تولید آهن و فولاد در صدر رتبه بندی رقابت پذیری ایران قرار ندارند (به عنوان مثال طبق گزارش منتشره موسسه مطالعات و پژوهشهای بازرگانی در سال ۱۳۸۸، تولید آهن و فولاد در رتبه سی ام قرار گرفته است) اما وجود مزیت های زیر در ایران باعث شده افزایش تولید آهن و فولاد یکی از برنامه های اصلی و مورد توجه دولت ها باشد:

  • وجود منابع غنی سنگ آهن
  • وجود منابع غنی گاز
  • وجود منابغ غنی زغالسنگ حرارتی
  • موقعیت ممتاز جغرافیایی
  • وجود نیروی انسانی مورد نیاز

در این راستا، تکنولوژی های مختلف تولید آهن و فولاد مورد بررسی سازمانها، شرکتهای مشاوره، فولادسازان و غیره قرار گرفته تا بهترین راهکارها انتخاب گردند.

با توجه به یکی از معضلات اساسی کشور، یعنی کمبود آب، گروه پاترون اقدام به بررسی راهکاری جهت تولید آهن اسفنجی نموده که کمترین میزان آب ممکن را نیاز داشته باشد. در این بررسی معضلات و موضوعات دیگر از جمله موارد زیر نیز مورد توجه قرار گرفته است:

  • وجود معادن پراکنده، با عیارهای متفاوت در کشور
  • وجود کارخانجات تولید فولاد در نقاط مختلف کشور که ظرفیت های عمدتا پایینی دارند و با معضل تامین مواد اولیه یعنی قراضه یا ضایعات فولاد روبرو هستند
  • نبود زیرساخت لازم در همه نقاط کشور جهت تکمیل زنجیره تولید فولاد در مقیاس های بزرگ و بیش از ۱ میلیون تن
  • مسائل زیست محیطی و آلایندگی کارخانجات تولید آهن و فولاد

در این گزارش به بررسی این راهکار و مقایسه آن با روش های دیگر تولید آهن اسفنجی، که ماده اولیه ذوب در کوره های الکتریکی است می پردازیم. بدیهی است هر راهکار بایستی متناسب با نیازها باشد و توصیه راهکار در این گزارش به معنای رد راهکارهای دیگر به طور کلی نیست و هر راهکار بایستی مورد بررسی های دقیق تر و جزئی تر واقع گردد.

 

روش های تولید آهن اسفنجی

روش های تولید آهن اسفنجی (احیای مستقیم سنگ آهن) که در اینجا مورد بررسی قرار می گیرند، از روش هایی انتخاب شده اند که شناخته شده بوده، مراجع و رفرنس های آنها موجود و قابل استناد هستند. لذا به بررسی ۴ روش مختلف تولید آهن اسفنجی می پردازیم. در این بررسی از مراجع معتبر منتشر شده توسط شرکت های مشاوره از جمله برسو، فولاد تکنیک، وبسایت شرکت آمیار پولاد، میدرکس، اچ وای ال، هوگاناس، اتوتک و غیره استفاده شده است.

 

  • فرایند میدرکس

ورود شرکت میدرکس در فرایند احیاء مستقیم را می توان در کارهای انجام شده توسط شرکت Surface Combustion در دهه ۳۰ میلادی ردیابی نمود. در سال ۵۹ میلادی این شرکت به شرکت Midland Ross ملحق گردید، که در آن شرکت فرآیند Heat fast به عنوان طلایه دار فرآیند Fastmet در دست بررسی و توسعه قرار داشت. شرکت Surface Combustion  بعدها به شرکت میدرکس  (Midrex)  تغییر نام یافت.

اولین واحد احیاء مستقیم میدرکس که در سال ۱۹۶۹ میلادی در شهر پرتلند ایالت ارگون آمریکا نصب گردید، دارای دو کوره عمودی با قطر داخلی ۷/۳ متر بوده و هر یک از کوره ها برای تولید ۱۵۰ هزار تن آهن اسفنجی در سال طراحی شده بودند. به مرور زمان و با توجه به نیاز فولادسازی ها به بار فلزی با کیفیت بالا و قیمت مناسب، شرکت میدرکس در طول چهل سال گذشته طراحی و احداث واحدهای بزرگتر را در دستور کار خود داشته و به تدریج کوره های عمودی میدرکس را از قطر داخلی۷/۳ متر به ۲۵/۴ و نهایتاً به ۵/۷ متر توسعه داده و به صنعت فولاد معرفی نموده است. البته لازم به ذکر است کوره های کوچک تر فرآیند میدرکس همچنان در مدار تولید بوده و به صورت اقتصادی کار می کنند (واحد هامبورگ HSW و واحد کانادا SIDBEC) این امر نشان دهنده قابلیت این فرآیند در عرضه ظرفیت های مختلف می باشد.

مختصات اصلی روش میدرکس به شرح ذیل می باشد:

الف) سنگ آهن ورودی: سنگ آهن ورودی در این فرایند به صورت گندله پخته شده میباشد و از کلوخه سنگ آهن هماتیتی با عیار بالا و شرایط مناسب نیز میتوان تا حدود معینی با توجه به شرایط آن استفاده نمود.

ب) عامل احیاء کننده: گاز طبیعی شکسته شده پس از فرآیند ریفرمینگ میباشد. در فرآیند میدرکس گاز منو اکسید کربن سهم بیشتری نسبت به گاز هیدروژن در مخلوط گاز احیاء کننده دارد.

ج) نوع کوره احیاء و شرایط آن: کوره میدرکس یک کوره شافت عمودی است که تحت فشار کمی بیش از اتمسفر کارمیکند و ورودی و خروجی آن به صورت آببندی دینامیکی بوده و توسط جریان ورود و خروج مواد تنظیم میگردد.

د) درجه حرارت احیاء: حدود ۸۵۰ تا ۹۲۰ درجه سانتیگراد

ه) سابقه فرآیند: از حدود سال ۱۹۶۹

و) موقعیت فرآیند: کاملا تثبیت شده و تجاری

ز) ظرفیت فرآیند: کوره میدرکس در ابتدا دارای ابعاد (قطر) کوچکتری بوده و با بهبود تکنولوژی به سمت کوره های با قطر بالاتر و ظرفیت بیشتر توسعه پیدا کرده است. پیدایش نسل کوره های مگا مدول با ظرفیت های سالانه ۱٫۵ میلیون تن و بیشتر نشان دهنده این امر میباشد. البته لازم به تذکر است کوره های کوچکتر فرآیند میدرکس همچنان در مدار تولید بوده و بصورت اقتصادی کار میکنند. این امر نشان دهنده قابلیت این فرآیند در عرضه ظرفیت های مختلف میباشد.

ح)  سهم بازار: حدود ۶۰% کل تولید آهن اسفنجی

 

 

  • فرآیند HYL (نسل چهارم) یا Energiron

فرآیند اچ وای ال در طول سالیان گذشته از نظر طراحی پایه فرآیند آن دچار تغییرات نسبتا زیادی شده است نسل اول و دوم این فرآیند بر اساس احیاء مستقیم مرحله ای و با استفاده از کوره در شرایط متفاوت از مرحله ابتدایی احیاء تا مرحله نهایی و تخلیه طراحی شده بود. در سال های اخیر نسل چهارم کوره های اچ وای ال با هدف حذف باکس ریفرمر وارد بازار شده است. این گزارش بر مبنای نسل چهارم این فرآیند تنظیم شده است.

الف) سنگ آهن ورودی: سنگ آهن ورودی در این فرآیند به صورت گندله پخته شده میباشد و استفاده از کلوخه سنگ آهن هماتیتی در حد قابل قبولی با توجه به خصوصیات سنگ امکان پذیر است.

ب) عامل احیاء کننده: در این فرآیند همانند روش میدرکس از گاز طبیعی شکسته شده (ولی با حذف ریفرمر) به عنوان عامل احیاء کننده استفاده میشود همچنین استفاده از بخار آب برای تولید گاز احیایی هیدروژن و افزایش آن در ترکیب گاز احیایی پیش بینی شده است. در این فرآیند میزان هیدروژن در مخلوط گاز احیایی نسبت به مونو اکسید کربن بسیار بیشتر بوده و هیدروژن به عنوان اصلی ترین عامل احیاء کننده عمل میکند.

ج) نوع کوره احیاء و شرایط آن: کوره این روش مشابه کوره شافت عمودی روش میدرکس می باشد. این کوره توسط مکانیزم های مکانیکی (هیدرولیکی) آب بندی شده است و فشار محیط واکنش بسیار بالاتر و تا ۷ آتمسفر تنظیم شده است تا سرعت واکنش احیاء مورد نظر بدست آید.

د) درجه حرارت احیاء: حدود ۸۵۰ تا ۸۷۰ درجه سانتیگراد

ه) سابقه فرآیند: از حدود سال ۲۰۰۳

و) موقعیت فرآیند: تثبیت نشده ولی تجاری

ز) ظرفیت: ظرفیت کوره های نسل چهارم بر اساس ادعای صاحب دانش فنی آن بر اساس نیاز بازار قابل تنظیم و بسیار متغیر میباشد.در حال حاضر واحدهای ۲۰۰ الی ۸۰۰ هزار تن در سال پیشنهاد داده می شود.

ح: سهم بازار: فعلا در حد ۴ مدول راه اندازی شده و یا در دست ساخت می باشد.

 

 

  • فرآیند SL/RN ومشابه

این فرآیند از قدیمی ترین روش های احیاء مستقیم محسوب میگردد و ایده ساختار آن بر اساس کوره افقی پخت سیمان طراحی شده است. در این روش ذغال سنگ حرارتی به عنوان ماده احیاء کننده با سنگ آهن مخلوط میشود و در یک کوره افقی آهن اسفنجی تولید میگردد.

الف) سنگ آهن ورودی: در فرآیند میدرکس و یا اچ وای ال عموما استفاده از گندله پخته شده با کیفیت بالا و حداکثر حدود ۳۰% کلوخه سنگ آهن توصیه میشود. در این فرآیند استفاده از کلوخه تا ۱۰۰% امکان پذیر میباشد و همچنین برخی انواع گندله های خام نیز قابل استفاده خواهند بود. استفاده از سنگ مگنتیتی در این فرایند نیز توصیه نمی شود و این فرایند نیاز به سنگ آهن کلوخه هماتیتی عیار بالا دارد.

ب) عامل احیاء کننده: مزیت این روش امکان استفاده از ذغال سنگ حرارتی با کیفیت نسبتا پایین به عنوان ماده احیاء کننده می باشد. ذغال سنگ در کوره گاز مونو اکسید کربن را تولید میکند و این گاز باعث احیای اکسید آهن میگردد. با وجود درجه حرارت نسبتا بالا در کوره سرعت واکنش نسبتا پایین بوده و کوره ماهیتا دارای ظرفیت پایینی خواهد بود. در این فرآیند گاز هیدروژن وجود ندارد.

ج) نوع کوره احیاء: کوره افقی دوار Rotary Kiln که در فشار کمی بالاتر از اتمسفر کار میکند. کوره اصلی دوار شامل بخش پیشگرم و منطقه احیاء است و گازهای حاصل از واکنش با درجه حرارت حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد از آن خارج میشوند و سیستم های بازیافت در آن پیش بینی نشده اند و بهمین دلیل عموما از این انرژی برای تولید برق استفاده میشود. بخش خنک کننده کوره یک محفظه کاملا جداگانه است که توسط آب از بیرون خنک می شود.

د) درجه حرارت احیاء: حدود ۱۰۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد

ه) سابقه فرآیند: از حدود سال ۱۹۸۰

و) موقعیت فرآیند: تثبیت شده و تجاری

ز) ظرفیت بهینه: حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ هزار تن به ازاء هر مدول

ح) سهم بازار: جمعا حدود از ۲۳% کل تولید آهن اسفنجی

 

 

  • فرآیند کوره تونلی

این فرآیند قدیمی ترین روش احیاء مستقیم محسوب میگردد. در این روش ذغال سنگ حرارتی به عنوان ماده احیاء کننده با سنگ آهن مخلوط میشود. گاز طبیعی دمای مورد نیاز احیا را به وجود می آورد و عمل احیا در بوته های کارباید سیلیسیوم در یک کوره تونلی انجام میگیرد.

الف) سنگ آهن ورودی: سنگ آهن هماتیت یا مگنتیت به صورت نرمه با عیارهای ترجیحا بالا مثل ۶۵%.

ب) عامل احیاء کننده: مزیت این روش امکان استفاده از ذغال سنگ حرارتی با کیفیت نسبتا پایین به عنوان ماده احیاء کننده می باشد. ذغال سنگ در کوره گاز مونو اکسید کربن را تولید میکند و این گاز باعث احیای اکسید آهن میگردد. دمای مورد نیاز جهت احیاء بر خلاف روش SL/RN از زغال نبوده، بلکه از گاز طبیعی به کمک مشعل ها به دست می آید. لذا آلایندگی در این روش بسیار پایین است.

ج) نوع کوره احیاء: کوره تونلی. کوره تونلی شامل سه بخش پیشگرم، منطقه احیاء و خنک سازی است  

د) درجه حرارت احیاء: حدود ۱۲۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد

ه) سابقه فرآیند: از حدود سال ۱۹۰۸ (بیش از ۱۰۰ سال)

و) موقعیت فرآیند: تثبیت شده و تجاری

ز) ظرفیت بهینه: حدود ۵۰ هزار تن به ازاء هر مادول

ح) سهم بازار: جمعا حدود ۵% کل تولید آهن اسفنجی

 

نکات:

  • صرف نظر از فرآیند تولید، معمولاً ۶۵ تا ۷۵ درصد از هزینه تولید آهن اسفنجی مربوط به هزینه مواد مصرفی فرآیند است لذا جهت بهبود و ارتقای اقتصادی فرآیندهای احیاء تلاش می شود که هر چه بیشتر سنگ آهن ریزدانه (Fine Ore) جایگزین درشت دانه (Lump Ore) گردد و از سوخت ارزان قیمت مثل خرده زغال و یا گازهای ضایعاتی و برگشتی استفاده شود. (برگرفته از گزارش شرکت برسو که در دومین همایش چشم انداز صنعت فولاد ارائه گردید.)
  • در ایران سنگ آهن هماتیتی کلوخه (درشت دانه) پر عیار (بالای ۶۳%) به سادگی قابل تامین نیست. لذا روش هایی که این نوع ماده اولیه مورد نیاز است به هیچ وجه توصیه نمی گردند. روش های گازی میدرکس و اچ وای ال نیز بایستی از گندله استفاده نمایند و روش کوره دوار SL/RN نیز نیازمند گندله خواهد بود.
  • کمبود گندله در سال های اخیر منجر به واردات این ماده اولیه از خارج از کشور شده است. به عنوان مثال شرکت فولاد مبارکه در سال ۱۳۹۳ حدود ۳ میلیون تن گندله وارد کشور نموده است. با وجود سرمایه گذاری زیادی که روی تولید گندله در سال های اخیر شده است همچنان در تولید این ماده کمبود وجود داشته، علی رغم آنکه در سال های آتی کارخانه های تولید گندله وارد زنجیره تولید فولاد خواهند شد، عموما به دلیل آنکه در کنار این کارخانجات، کارخانه های تولید آهن اسفنجی طراحی گردیده اند، عرضه آن به بازار محدود خواهد بود.
  • لذا در همه روش های ذکر شده، به جز کوره تونلی، که نیازمند کلوخه هماتیتی عیار بالا و یا گندله هستند، بایستی کارخانجات تولید آهن اسفنجی را به همراه کارخانه گندله سازی طراحی و اجرا نمود و اجرای صرف کارخانه تولید آهن اسفنجی به هیچ وجه توصیه نمی گردد.

در نتیجه از حیث تامین مواد اولیه می توان روش های مختلف را بر اساس جدول شماره ۱ دسته بندی کرد:

فرایند

نوع ماده اولیه

گندله سازی

امکان استفاده از سنگ آهن مگنتیتی

میدرکس

گندله یا کلوخه سنگ آهن

مورد نیاز است

تقریبا منتفی است

اچ وای ال

گندله یا کلوخه سنگ آهن

مورد نیاز است

تقریبا منتفی است

کوره دوار

گندله یا کلوخه سنگ آهن

مورد نیاز است

تقریبا منتفی است

کوره تونلی

ریزدانه سنگ آهن

خیر

بله

جدول شماره ۱: دسته بندی روش های مختلف بر اساس تامین ماده اولیه

 

  • با وجود آنکه گاها برخی افراد و شرکت ها ادعا می کنند در روش تولید پیشنهادی آنها، امکان استفاده از سنگ آهن با عیارهای پایین مثلا ۶۰% وجود دارد، باید به این نکته توجه کرد که اگرچه تقریبا هر نوع سنگ آهن با هر عیاری در عمل احیاء مستقیم تبدیل به آهن اسفنجی با عیار بالاتر می گردد، اما محصول تولیدی الزاما قابل استفاده نخواهد بود. این یعنی نمی توان مثلا در فرایند کوره دوار از سنگ آهن با عیار ۶۰% ، آهن اسفنجی مشابه فرایند میدرکس که از سنگ آهن ۶۶% استفاده میکند تولید نمود و آهن اسفنجی تولیدی از سنگ آهن با عیارهای پایین تر از ۶۵% عملا کیفیت لازم جهت استفاده در کوره های الکتریکی را ندارد.
  • عامل احیاء کننده در روش میدرکس و اچ وای ال گاز طبیعی است که با توجه به وجود منابع آن در ایران یک مزیت محسوب میگردد. در روش SL/RN از ذغال سنگ حرارتی به عنوان ماده احیاء کننده استفاده میشود که در مقایسه با گاز طبیعی گرانتر خواهد بود. مزیت گاز طبیعی حتی در صورت حذف یارانه نیز همچنان باقی می ماند. البته در روش کوره تونلی از هر دو عامل، یعنی گاز طبیعی (جهت ایجاد گرما) و زغالسنگ، به عنوان عامل احیاء کننده، استفاده می گردد.

 

مقایسه روش های مختلف تولید آهن اسفنجی

جهت مقایسه روش های مختلف تولید آهن اسفنجی، ظرفیت ۵۰۰ هزار تن در سال به عنوان مبنای مقایسه در نظر گرفته شده است. هرچند به طور معمول در روش های میدرکس و اچ وای ال (که شرکت Tenova و دانیلی ایتالیا آن را عرضه می کنند) ظرفیت های پایین مثل ۲۰۰ یا ۳۰۰ هزار تن در سال توجیه اقتصادی ندارند و حتی ظرفیت ۵۰۰ هزار تن در سال نیز توصیه نمی گردد اما با توجه به آنکه این گزارش بر اساس ارائه راهکار برای ظرفیت های پایین تهیه گردیده است، این مقدار ظرفیت در نظر گرفته شده است.

 

سابقه روش ها:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

ابداع روش

شرکت میدرکس – آمریکا ۱۹۶۹ میلادی

شرکت HYL – مکزیک ۱۹۵۷ – مادول نسل جدید از سال ۲۰۰۶

شرکت لورگی (به همراه ۳ شرکت دیگر) – آلمان ۱۹۵۷ میلادی

شرکت هوگوناس – سوئد ۱۹۰۸ میلادی

سوابق و مراجع روش

دارای مراجع معتبر و تایید شده

دارای مراجع کمتر ولی تایید شده

دارای مراجع معتبر و تایید شده

قدیمی ترین روش. دارای مراجع معتبر و تایید شده

واحدهای تولیدی مشابه در ایران

به تعداد زیاد

ندارد

ندارد – دو طرح تعریف شده است.

وجود دارد و چند واحد در حال نصب و راه اندازی است

 

ظرفیت روش ها:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

تعداد مادول

۱ مادول ۵۰۰ هزار تن در سال

۱ مادول ۵۰۰ هزار تن در سال

۳ مادول ۵۰۰ تن در روز، هریک حدود ۱۵۰ هزار تن در سال (۱۷۰ هزار تن)

۲ واحد، هر یک شامل ۵ مادول ۲۴۶ متری به ظرفیت ۵۰ هزار تن در سال

قابلیت توسعه مرحله به مرحله

وجود ندارد

وجود ندارد

وجود دارد

کاملا وجود دارد

استقلال مادول ها از یکدیگر

وجود ندارد

وجود ندارد

مستقل

کاملا مستقل

 

سرمایه گذاری:

هزینه سرمایه گذاری جهت ایجاد کارخانه تولید آهن اسفنجی به صورت تقریبی و بر اساس اطلاعات به دست آمده از مراجع مختلف ارائه گردیده است. بدیهی است استخراج دقیق هزینه ها مستلزم مذاکره و بررسی دقیق تر است. همچنین کیفیت ساخت و قطعات به کار گرفته در تعیین قیمت اهمیت دارد.

در جدول زیر سرمایه گذاری برای واحد گندله سازی در نظر گرفته نشده است.

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

سرمایه گذاری تجهیزات

۵۵ میلیون دلار

۶۰ میلیون دلار

۵۵ میلیون دلار

۶۰ میلیون دلار

کل سرمایه گذاری بدون گندله سازی

۸۰ میلیون دلار

۹۰ میلیون دلار

۸۰ میلیون دلار

۸۰ میلیون دلار

 

با توجه به نکات پیشین، در صورت آنکه بخواهیم روش های میدرکس، اچ وای ال و SL/RN را به صورت جامع بررسی نماییم، باید گفت در ایران، جهت تولید آهن اسفنجی با این روش ها نیاز به سرمایه گذاری در تولید گندله نیز هست. جهت تولید ۵۰۰ هزار تن آهن اسفنجی به حدود ۷۰۰ هزار تن گندله نیاز است که در این صورت، نیاز به حدود ۴۰ میلیون دلار سرمایه گذاری است.

لذا جدول زیر نشان دهنده میزان سرمایه گذاری کل طرح است:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

سرمایه گذاری تجهیزات به همراه واحد گندله سازی

۹۵ میلیون دلار

۱۰۰ میلیون دلار

۹۵ میلیون دلار

۶۰ میلیون دلار

کل سرمایه گذاری

۱۲۰ میلیون دلار

۱۳۰ میلیون دلار

۱۲۰ میلیون دلار

۸۰ میلیون دلار

 

مدت زمان پروژه و بهره برداری:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

مدت زمان ساخت (خواب سرمایه دوران ساخت)

۲ تا ۳ سال

۲ تا ۳ سال

حدود ۲ سال

۸ تا ۱۰ ماه – حداکثر ۱ سال

عمر تجهیزات بدون تعویض

۱۵ تا ۲۰ سال

۱۵ تا ۲۰ سال

۸ تا ۱۰ سال

۱۵ تا ۲۵ سال

 

 

 

محصول:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

درجه متالیزاسیون محصول

بالا – معمولا ۹۲%

بالا – تا ۹۳%

کم – ۹۰%

بسیار بالا – تا ۹۴%

درصد کربن آهن اسفنجی تولیدی

حدود ۲%

حدود ۳٫۵%

حدود ۰٫۲%

قابل کنترل از ۰٫۲% تا ۵%

امکان تولید آهن اسفنجی داغ (یا HBI) و انتقال به فولادسازی

وجود دارد

وجود دارد

وجود ندارد

وجود ندارد

 

سطح تخصص پرسنل:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

سطح تخصص مورد نیاز پرسنل

بالا

بالا

کم

بسیار کم

 

نگهداری و تعمیرات:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

کارکرد تجهیزات در طول سال

حدود ۳۳۰ روز در سال

حدود ۳۳۰ روز در سال

حدود ۳۲۰ روز در سال

حدود ۳۶۰ روز در سال

سطح اتوماسیون

بسیار بالا

بسیار بالا

بالا

بالا

هزینه های نگهداری و تعمیرات

نسبتا زیاد (۵% ارزش ماشین آلات)

زیاد (۵% ارزش ماشین آلات)

کم (۴% ارزش ماشین آلات)

بسیار کم (۳% ارزش ماشین آلات)

در دسترس بودن قطعات یدکی در بازار ایران

وابستگی شدید به قطعات یدکی خارجی

وابستگی شدید به قطعات یدکی خارجی

به دلیل پیچیده تر بودن نسبت به کوره های تونلی، نیاز به قطعات یدکی بیشتر است و بعضا در داخل قابل تامین نیستند

عدم نیاز به قطعات یدکی زیاد. در عین حال همه اقلام در بازار داخلی موجود هستند

تعمیرات اساسی

سالیانه ۱ ماه

سالیانه ۱ ماه

هر ۹۰ تا ۱۲۰ روز یک بار توقف به مدت ۷ تا ۱۰ روز

هر ۳ تا ۵ سال یک بار به مدت یک ماه

هزینه های راه اندازی مجدد و اتلاف انرژی

متوسط

متوسط

زیاد

بسیار کم

عمر تجهیزات بدون تعویض

۱۵ تا ۲۰ سال

۱۵ تا ۲۰ سال

۸ تا ۱۰ سال

۱۵ تا ۲۵ سال

 

آلایندگی:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

آلایندگی

بدون آلایندگی و استاندارد

بدون آلایندگی و استاندارد

بسیار زیاد و نیازمند صرف هزینه اضافه جهت کنترل، در عین حال آلاینده محسوب می شود

بدون آلایندگی و استاندارد

 

مواد اولیه اصلی:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

نوع سنگ آهن مورد نیاز

فقط گندله

فقط گندله

فقط هماتیت کلوخه عیار بالا یا گندله

هر نوع سنگ آهن هماتیت یا مگنتیت

عیار سنگ آهن مورد نیاز

————-

————-

ترجیحا بالای ۶۵%

ترجیحا بالای ۶۵%

سایز سنگ آهن مورد نیاز

————-

————-

فقط کلوخه یا گندله

هر سایزی – قابلیت تبدیل به ریزدانه که مورد نیاز تولید است وجود دارد

امکان استفاده از ریزدانه سنگ آهن

خیر

خیر

خیر

کاملا وجود دارد

در دسترس بودن سنگ آهن مورد نیاز در ایران

————-

————-

محدودیت زیاد در تامین سنگ آهن هماتیت کلوخه عیار بالا

کاملا در دسترس و بدون مشکل

امکان استفاده از گندله

وجود دارد

وجود دارد

وجود دارد

————-

عرضه گندله در کشور

کمبود شدید

کمبود شدید

کمبود شدید

————-

 

امکان تولید برق:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

امکان تولید برق

خیر

خیر

وجود دارد – برای واحد ۵۰۰ هزار تن در سال حدود ۳۵ مگاوات برق تولید می شود.

خیر

 

 

 

بهای تمام شده:

در جداول زیر هزینه گندله سازی در نظر گرفته نشده است.

جهت احتساب هزینه گندله سازی بایستی هزینه مصرف نرمه آهک، دولومیت خام، بنتونیت، روغن صنعتی و گریس را که به ازای هر کیلوگرم گندله حدود ۳۵ تا ۴۰ تومان هزینه در بر دارد نیز محاسبه گردد. همچنین هزینه های پرسنلی، نگهداری و تعمیرات، بالاسری تولید و غیره نیز به میزان حداقل ۲۰ تومان خواهد بود. لذا هزینه کل حدود ۶۰ تومان برای تولید گندله متصور است.

لازم به ذکر است ضرایب (ضریب مصرف) به ازای تولید یک تن آهن اسفنجی و هزینه، منظور هزینه تمام شده به ازای تولید یک تن آهن اسفنجی به تومان است.

 

مواد اولیه:

شرح

قیمت واحد (تومان)

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

سنگ آهن حداقل ۶۵%

۲۰۰

 

 

 

 

۱٫۵۵ تا ۱٫۶ تن

۳۲۰

۱٫۳۸ تا ۱٫۴ تن

۲۸۰

گندله

 

۲۹۰

۱٫۴۵ تن

۴۲۰٫۵

۱٫۴ تن

۴۰۶

 

 

 

 

زغالسنگ حرارتی حداقل ۴۵%

۲۰۰

 

 

 

 

۱۱۵۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم

۲۴۰

۵۵۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم

۱۲۰

آهک

۹۰

 

 

 

 

حدود ۳۰ تا ۵۰ کیلوگرم

۴٫۵

حدود ۱۲۰ کیلوگرم

۱۰٫۸

روغن

۷۰۰

 

 

 

 

۱٫۵ تا ۲٫۵ لیتر

۱٫۷۵

نیاز ندارد

۰

هزینه مواد مصرفی به ازای هر کیلوگرم آهن اسفنجی

 

نسوز و غیره

۵

نسوز و غیره

۴

نسوز و غیره

۷

بوته سیلیساید کربن

۶۳

جمع کل

 

 

 

۴۲۵٫۵

 

۴۱۰

 

۵۷۳٫۲۵

 

۴۷۳٫۸

توضیح: قیمت های فوق بر اساس قیمت های منتشر شده در اوایل تیرماه ۱۳۹۴ به همراه هزینه حمل در نظر گرفته شده اند که در صورت تغییر آنها، بهای تمام شده نیز تغییر می یابد. قیمت های فوق جهت الگوبرداری در نظر گرفته شده اند و برای محاسبه دقیق جزئیات بیشتری مورد نیاز است.

انرژی و یوتیلیتی:

شرح

قیمت واحد (تومان)

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

برق

۵۰

۱۱۰ کیلووات ساعت

۵٫۵

۷۵ کیلووات ساعت

۳٫۷۵

۷۰ تا ۸۰ کیلووات ساعت

۴

۹۰ کیلووات ساعت

۴٫۵

گاز

۱۳۲

۲۳۰ نرمال مترمکعب

۳۸٫۶۴

۲۲۰ نرمال مترمکعب

۳۶٫۹۶

نیاز ندارد

۰

۱۶۸ نرمال مترمکعب

۲۲

آب

۳

۱٫۳ مترمکعب

۳٫۹

۱٫۱۵ مترمکعب

۳٫۴۵

۲ تا ۳ مترمکعب

۷٫۵

۰٫۳ تا ۰٫۵ مترمکعب

۱٫۵

نیتروژن

۰٫۳

۱ نرمال مترمکعب

۰٫۳

۱۱ نرمال مترمکعب

۳٫۳

نیاز ندارد

۰

نیاز ندارد

۰

اکسیژن

 

۰٫۵

 

۳۰

۰٫۲۵

۶۰

۳۰

نیاز ندارد

 

نیاز ندارد

 

جمع کل

 

 

 

۴۸٫۶

 

۷۷٫۴۶

 

۱۱٫۵

 

۲۸٫۱۸

 

 

هزینه های بالاسری و غیره:

شرح

قیمت واحد (تومان)

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

ضریب

هزینه

پرسنل

 

 

۸۰  نفر

۵٫۶

۸۰  نفر

۵٫۶

۲۵۰ نفر

۱۴

۳۰۰ نفر

۱۵

نگهداری و تعمیرات

 

نسبتا زیاد (۵%)

۲۰

زیاد (۵%)

۲۱٫۴۵

کم (۴%)

۱۵٫۸۴

بسیار کم (۳%)

۷٫۹۲

هزینه های بالاسری و پیش بینی نشده تولید به ازای هر کیلوگرم آهن اسفنجی (۵% هزینه های تبدیل)

 

 

۳٫۹۲

 

 

۳٫۷۶

 

۱۴٫۷۳

 

۱۲٫۲۴

جمع کل

 

 

 

۲۹٫۳۶

 

۳۰٫۸۴

 

۴۴٫۵۷

 

۳۵٫۱۶

بازگشت سود حاصل از فروش برق:

این محاسبه با در نظر گرفتن فروش ۷۰% برق تولیدی در واحد SL/RN که ۳۲۰ روز در سال کار کند و هر کیلووات ساعت را ۱۵۰ تومان بفروشد به دست آمده است.

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

سود حاصل از فروش برق به ازای هر کیلوگرم آهن اسفنجی (تومان)

 

۰

۰

۵۶٫۴۹

۰

 

بهای تمام شده به ازای هر کیلوگرم آهن اسفنجی:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

بهای تمام شده (تومان)

 

۵۰۳

۵۱۸

۵۷۳

۵۳۷

 

توضیح ۱: در محاسبه بهای تمام شده، با توجه به تورم موجود در ایران هزینه استهلاک در نظر گرفته نشده است.

توضیح ۲: نسبت های در نظر گرفته شده در روش های میدرکس و اچ وای ال بر اساس ظرفیت های ۸۰۰ هزار تن و بیشتر هستند. در ظرفیت های ۵۰۰ هزار تن و کمتر قاعدتا نسبت مصارف مواد وانرژی و غیره افزایش می یابد اما با توجه به نبود مراجع معتبر در ظرفیت های ۵۰۰ هزار تن و کمتر برای این دو روش پایه گازی، همان مصارف ظرفیت های بیشتر در نظر گرفته شده است. (به نفع این طرحها)

توضیح ۳: با توجه به آنکه ظرفیت های ذکر شده در روش های کوره دوار (SL/RN) و کوره تونلی وجود دارد، هزینه های ذکر شده در جدول فوق به واقعیت نزدیک تر هستند.

توضیح ۴: جهت مقایسه برابر طرح ها، چنانچه بهره دوران ساخت را طی بازه زمانی ۳ سال پس از شروع بهره برداری، بر روی بهای تمام شده محصول اضافه کنیم، با این فرض که دوران ساخت روش میدرکس را ۲٫۵ سال، اچ وای ال ۲٫۵ سال، SL/RN 2 سال و کوره تونلی را ۱ سال و بهره سرمایه گذاری حین دوران ساخت با نرخ ۳۰% سالیانه (راس بهره را نیمه دوران سرمایه گذاری در نظر بگیریم) باشد، بهای تمام شده به شرح زیر خواهد بود:

موضوع

میدرکس

اچ وای ال

SL/RN

کوره تونلی

بهای تمام شده بر اساس بهره سرمایه گذاری حین دوران ساخت

۵۹۳

۶۱۶

۶۴۵

۵۶۱

جمع بندی

واحدهای کوچک احیاء و فولادسازی می توانند دارای مزیت های زیر باشند:

  • نیاز به سرمایه‌گذاری و ارزبری کمتر و در نتیجه امکان جذب سرمایه‌های بخش خصوصی
  • امکان کار با تکنولوژی ساده در برخی فرایندها و ایجاد اشتغال مستقیم و غیرمستقیم برای افراد محلی
  • احداث این واحدها در مناطق پراکنده (ترجیحاً در مجاورت معادن) و اشتغال‌زایی در این مناطق
  • مصرف نسبتاً کمتر امکانات زیربنایی برای هر یک از واحدها
  • استفاده از خطوط ارتباطی ساده‌‌تر و محدود‌تر برای هر یک از واحدها
  • دوران کوتاه مدت فعالیت‌های مهندسی – تأمین و نصب تجهیزات و تأسیسات

با توجه به توضیحات و محاسبات ارائه شده در این گزارش، موارد زیر جمع بندی می گردد:

  • با توجه به نیاز روش SL/RN به سنگ آهن کلوخه هماتیتی عیار بالا (حداقل ۶۳%) و کمبود آن در کشور این روش برای ایران مناسب نبوده بلکه برای کشورهایی مانند هند که این ماده اولیه در دسترس است مناسب است. این در حالی است که امکان تولید برق در این روش آن را جذاب می نماید اما از طرف دیگر مسئله آلاینده بودن از جذابیت آن می کاهد.
  • برای کشور ایران که مزیت دارا بودن گاز طبیعی با قیمت ارزان را دارد، روش های پایه گازی احیای سنگ آهن مورد توجه هستند.
  • قیمت تمام شده روش های گازی بدون در نظر گرفتن بهره دوران ساخت آنها از روش های زغالی کمتر است.
  • بدون در نظر گرفتن احتمال قطعی گاز مخصوصا در فصول سرد سال، با توجه به سوبسیدهای گاز طبیعی، بهای تمام شده تولید آهن اسفنجی در روش های پایه گازی کمتر از روش های پایه زغالی است.
  • لازم به ذکر است در صورت آنکه گاز طبیعی با قیمت های جهانی عرضه گردد، روش های پایه گازی به طور کلی مزیت خود را از دست می دهند. ولی با وجود برنامه های دولت برای حذف سوبسیدها، باز هم رسیدن به قیمت های جهانی در افق چند سال آینده متصور نیست لذا این روش ها همچنان در ظرفیت های بزرگ تر مورد توجه هستند.
  • با در نظر گرفتن بهره دوران ساخت روش های گازی که اجرای آنها طولانی تر است، این روش ها مزیت خود را (در بهای تمام شده) در مقابل روش کوره تونلی از دست می دهند.
  • متاسفانه تجربه و سابقه زیادی در ظرفیت های پایین تر از ۵۰۰ هزار تن در سال در روش های گازی وجود نداشته و سرمایه گذاری در ظرفیت های ۳۰۰ یا ۴۰۰ هزار تن به صورت خطی کاهش نمی یابد. لذا سرمایه گذاری در روش های گازی در ظرفیت های پایین معمولا توصیه نمی گردد چراکه از نظر شاخص های اقتصادی این ظرفیت ها توجیه ندارند.
  • به همین دلایل اقتصادی، روش های گازی مثل میدرکس و اچ وای ال در ظرفیت های پایین دارای مرجع و رفرنس زیادی نیستند و به جز در شرایط خاص، دارای توجیه اقتصادی نیستند.
  • با توجه به آنکه روش کوره تونلی از نظر شاخص های اقتصادی، سرمایه گذاری کمتر، زمان راه اندازی کوتاه، نیاز بسیار کم به آب، سادگی روش، کیفیت محصول، مادولار بودن و امکان توسعه مرحله ای، وابستگی کم به قطعات یدکی خارجی، امکان بومی شدن و عمر و دوام آن مزیت های بیشتری نسبت به روش های دیگر دارد، این روش در ظرفیت های ۵۰۰ هزار تن و کمتر از آن توصیه می گردد.
  • بهای تمام شده در روش کوره تونلی نسبت به قیمت زغالسنگ حرارتی، در مقایسه با معیارهای دیگر در سنجش این روش با روش های پایه گازی، حساس است. لذا پیشنهاد می گردد حتی المقدور این واحدها به معادن زغالسنگ حرارتی نزدیک تر باشند تا در هزینه های حمل صرفه جویی گردد.
  • ضعف روش کوره تونلی عدم امکان تولید آهن اسفنجی داغ است، هرچند استفاده از این ماده چندان در ایران جا نیافتاده است. این ضعف را تا حدی می توان با تولید بریکت سرد (CBI) که دارای دانسیته بیشتر و سطح تماس کمتر و اکسیداسیون کمتر است تا حدی جبران نمود. مزیت آهن اسفنجی تولیدی در کوره های تونلی جهت مصرف در کوره های الکتریکی (قوس الکتریکی و مخصوصا القایی) وزن زیاد محصول (حتی چنانچه تبدیل به بریکت نشود، وزن بالای بلوک تولیدی در این روش باعث سهولت شکافتن سرباره در کوره های القایی و تسهیل در مصرف آن می شود) است.
  • با وجود کمبود گندله در کشور روش هایی پایه گازی نیازمند ایجاد واحدهای گندله سازی هستند که این مورد باعث افزایش سطح سرمایه گذاری می گردد.
  • لازم به ذکر مجدد است که ارقام و اعداد فوق الذکر صرفا جهت مقایسه در نظر گرفته شده اند و استخراج گزارش دقیق تر برای هر پروژه مستلزم بررسی شرایط آن پروژه است. ضمن آنکه تغییر قیمت سنگ آهن و غیره روی محاسبات اثرگذار است.
  • در نهایت می توان گفت که جذابیت روش کوره تونلی که در طی دو سه سال اخیر در ایران به شدت رو به افزایش است بی مورد نبوده و بخش خصوصی کشور که در ظرفیت های پایینتری فعالیت می کند به مزایای این طرح پی برده است.

 

خواهشمند است جهت کسب اطلاعات بیشتر با گروه پاترون تماس حاصل فرمایید:

گروه پاترون (پات روشان نیکتا)
آدرس: تهران، خیابان ملاصدرا، شماره ۱۶۲، طبقه ۴
تلفن:
 ۸۸۲۱۰۸۹۰ ۰۲۱
فکس: ۸۸۲۱۰۸۹۱
۰۲۱
وبسایت:
www.patron-group.org
ایمیل:
[email protected]

 

POST YOUR COMMENT

Your email address will not be published.